四节传送带毕业设计

湖南工业职业技术学院湖南工业职业技术学院 Hunan Industry Polytechnic 类别毕业设计 题目四节传送带 PLC 控制系统设计 系名称电气工程系 专业及班级机电 S2012 8 班 学生姓名冯 奇 学号 09 指导教师张志田老师 李鄂湘老师 摘 要 可编程逻辑控制器 它采用一类可编程的存储器 用 于其内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计 数与算术操作等面向用户的指令 并通过数字或模拟式输 入 输出控制各种类型的机械或生产过程 现今的社会 科技发展迅速 在工业方面 计算机技 术 半导体技术 控制技术 数字技术 通信网络技术等 高新技术的发展息息相关 这些高新技术推动了 PLC 的发 展 今天 我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为 可编程控制器的小电脑在为我们服务 可编程控制器在工 业控制 尖端武器 通信设备 信息处理 家用电器等各 测 控制领域的应用中独占鳌头 本四级传送带电路采用 PLC 为控制核心 具备顺序起动和顺序停止功能 当某条皮 带机发生故障时 该皮带机及其前面的皮带机立即停止的 自动控制等功能 利用本次设计 初步掌握 PLC 的基本控 制功能 学会运用 PLC 控制基本工业控制 本课题是用 PLC 模拟四节传送带的工作 用 PLC 控制 传送带具有程序设计简单 易于操作和理解 能够实现多 种功能等优点 此系统能够实现四节传送带的倒序启动和 顺序停止以及故障 重物处理等功能 关键词 PLC 传送带 皮带机 控制技术 储存程序 四节传送带四节传送带 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 目目 录录 摘要摘要 2 2 页页 前言前言 6 6 页页 第一章 第一章 PLCPLC 与四节传送带的概述与四节传送带的概述 7 7 页页 1 11 1 PLCPLC 概述概述 8 8 页页 1 1 11 1 1 PLCPLC 起源起源 8 8 页页 1 1 21 1 2 PLCPLC 的基本组成和各部分作用的基本组成和各部分作用 8 9 8 9 页页 1 1 31 1 3 PLCPLC 的功能的功能 9 9 页页 1 21 2 四节转送带的概述 四节转送带的概述 9 9 页页 1 2 11 2 1 四节传送带的起源 四节传送带的起源 9 9 页页 1 2 21 2 2 四节转送带的发展 四节转送带的发展 9 9 页页 1 2 31 2 3 四节传送带的功能 四节传送带的功能 10 10 页页 第二章 元器件的选择第二章 元器件的选择 11 11 页页 2 12 1 PLCPLC 的远型的远型 11 11 页页 2 22 2 电器元件的选择 电器元件的选择 12 12 页页 第三章 系统的硬件设计第三章 系统的硬件设计 13 13 页页 3 13 1 系统的硬件分析 系统的硬件分析 13 13 页页 3 23 2 电机驱动控制 电机驱动控制 13 13 页页 3 2 13 2 1 电机选择 电机选择 13 13 页页 3 2 23 2 2 检测元件选型 检测元件选型 14 14 页页 3 2 33 2 3 传感器的选型 传感器的选型 15 15 页页 3 2 43 2 4 低压电器的选型 低压电器的选型 16 16 1818 页页 3 33 3 电源选型 电源选型 19 19 页页 3 43 4 人机接口设计 人机接口设计 19 19 页页 3 53 5 电路工作过程 电路工作过程 20 21 20 21 页页 第四章 系统软件设计第四章 系统软件设计 22 22 页页 4 14 1 本设计的具体控制流程图 本设计的具体控制流程图 22 23 22 23 页页 4 24 2 I OI O 分配表分配表 24 24 页页 4 34 3 I OI O 接线图接线图 24 24 页页 4 44 4 程序设计 程序设计 25 25 3333 页页 4 54 5 指令表设计 指令表设计 33 33 3838 页页 第五章 系统的调试第五章 系统的调试 39 39 页页 5 15 1 软件部分调试 软件部分调试 39 39 页页 5 25 2 硬件部分调试 硬件部分调试 39 39 页页 总结总结 40 40 页页 致谢致谢 41 41 页页 参考文献参考文献 42 42 页页 四节传送带四节传送带 PLCPLC 控制控制 系统设计系统设计 前 言 随着科技的飞速发展 无论在日常生活中 还是在工农业发展 中 PLC 具有广泛的应用 PLC 的一般特点 抗干扰能力强 可靠 性极高 编程简单方便 使用方便 维护方便 设计 施工 调试 周期短 易于实现机电一体化 PLC 总的发展趋势是 高功能 高 速度 高集成度 大容量 小体积 低成本 通信组网能力强 可编程控制器 简称 PLC 由于其将系统的继电器技术 计算机 技术和通信技术融为一体 以及其可靠性高 稳定性好 抗干扰能 力强 以及编程简单 维护方便 通讯灵活等众多优点 广泛应用 于工业生产过程和自动控制中 PLC 不仅能实现复杂的逻辑控制 还能完成定时 计算和各种闭环控制功能 设置性能完善质量可靠 技术先进的可编程控制器 PLC 控制皮带运输系统 可以实现高自动 化的传送带机的集中控制及保护 而对于基于 PLC 的传送带的研究 和设计正是目前工业生产中所需要的 本次毕业设计是应用 S7 200PLC 控制四节传送带系统的硬件电 路 并利用 OB1 的梯形图控制程序设计 通过控制 S7 200 PLC 的 定时继电器的功能来实现四条皮带的运行 它以成本低 大量节省 人力 物力 财力 故障少 可靠性高 工作寿命长为优势 具有 很强的竞争力 第一章第一章 PLC PLC 与与四节传送带的说明 1 1 PLC 的概述的概述 1 1 1 PLC 的起源 PLC 是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的 自 1836 年继电器问世 人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接 构成用途各异的逻辑或顺序控 制 上世纪 60 年代末 它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强 逐渐适 合复杂的控制任务 随着微电子技术 计算机技术和数据通信技术的飞速发展 微处理器的出现 以及流程加工行业 如汽车制造业 对生产流程迅速 频繁 变更的需求 PLC 技术出现并快速发展 目前 PLC 在小型化 大型化 大容 量 强功能等方面有了质的飞跃 具有逻辑判断 定时 计数 记忆和算术运 算 数据处理 联网通信及 PID 回路调节等功能的现代 PLC 1 1 2 PLC 的基本组成和各部分作用 可编程序控制器英文称 Programmable Controller 简称 PC 但由于 PC 和 个人计算机 Personal Computer 混淆故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程序控制 器的缩写 它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置专为在 工业现场应用而设计它采用可编程序的存储器用以在其内部存储区域执行逻辑 运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作指令并通过数字式或模拟式的 输入 输出接口控制各种类型的机械或生产过程 PLC 是微机技术与传统的继 电接触控制技术相结合的产物它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复 杂 可靠性低 功耗高 通用性和灵活性差的缺点充分利用了微处理器的优点 又照顾到现场操作维修人员的技能与习惯特别是 PLC 程序的编制不需要专门的 计算机编程语言知识而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式使 用户程编制形象 直观 方便易学调试与查错也都很方便 用户在购到所需的 PLC 后只需按说明书的提示做少量的接线和简易的用户程序的编制工作就可灵 活方便地将 PLC 应用于生产实践 本课题是用 PLC 模拟四节传送带的工作 用 PLC 控制传送带具有程序设计简单 易于操作和理解 能够实现多种功能等 优点 此系统能够实现四节传送带的倒序启动和顺序停止以及故障 重物处理 等功能 PLC 的硬件主要由中央处理器 CPU 存储器 输入单元 输出单元 通信接口 扩展接口 电源等几部分组成 其中 CPU 是 PLC 的核心 输入单 元 输出单元是 CPU 与现场输入 输出设备之间的接口电路 通信接口用于连接 编程器 上位计算机等外部设备 电 源 电源接口 中央处理器 存储器 输 入 输 出 外部设备接口 编程器其他 图 1 1 PLC 的基本结构图 从广义上说 PLC 也是一种工业控制计算机 只不过比一般的计算机具有 更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言 所以 PLC 与计算机控制系统十分相似 也具有中央处理器 CPU 存储器 输入 输出 I O 接口 电源等 a 中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是 PLC 的控制中枢 它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据 检 查电源 存储器 I O 以及警戒定时器的状态 并能诊断用户程序中的语 法错误 当 PLC 投入运行时 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的 状态和数据 并分别存入 I O 映像区 然后从用户程序存储器中逐条读取 用户程序 经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I O 映像区或数据寄存器内 等所有的用户程序执行完毕之后 最后将 I O 映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置 如此 循环运行 直到停止运行 为了进一步提高 PLC 的可靠性 近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统 或采用三 CPU 的表决式系统 这样 即 使某个 CPU 出现故障 整个系统仍能正常运行 b 存储器 PLC 系统中的存储器配有系统程序存储器和用户程序存储器 系 统程序存储器用于存放 PLC 生产厂家编写的系统程序 并固化在 PROM 或 EPROM 存储器中 用户不可访问和修改 用户程序存储器可分为三部分 用户程序区 数据区 系统区 用户程序区用于存放用户经编程器输入的 应用程序 数据区用于存放 PLC 在运行过程中所用到的和生成的各种工作 数据 系统区主要存放 CPU 的组态数据 c 输入 输出单元 输入 输出单元是可编程序控制器的 CPU 与现场输入 输出装置或其他外部设备之间的连接接口部件 输入单元将现场的输入信 号 经过输入单元接口电路的转换 变换为中央处理器能接受和识别的低 电压信号 送给中央处理器进行运算 输出单元则将中央处理器输出的低 电压信号变换为控制器件能接受的电压 电流信号 以驱动信号灯 电磁 阀 电磁开关等 d 编程器 编程器是 PLC 重要的外部设备 它的作用是供用户进行程序的编 制 编辑 调试和监视等 电源单元 电源单元是 PLC 的电源供给部分 它的作用是把外部供应的电 源变换成系统内部各单元所需的电源 1 1 3 PLC 的功能 1 数据采集与输出 2 控制功能 包括顺序控制 逻辑控制 定时 计数等 3 数据处理功能 包括基本数学运算 比较 对字节的运算 PID 运算 滤波 等 4 输入 输出接口调理功能 具有 A D D A 转换功能 通过 I O 模块完成对 模拟量的控制和调节 具有温度 运动等测量接口 5 通信 联网功能 现代 PLC 大多有 RS232 或 RS485 接口 可进行远程 I O 控制 多台 PLC 可彼此间联网 通信 外部器件与一台或多台可编程控制器的 信号处理单元之间 实现程序和数据交换 6 支持人间界面功能 提供操作者以监视机器 过程工作必需的信息 允许操 作者和 PC 系统与其应用程序相互作用 以便作决策和调整 实现工业计算机 的分散和集中操作与监视系统 7 编程 调试等 并且大部分支持在线编程 1 2 四节传送带概述 1 2 1 四节传送带的起源 17 世纪中 美国开始用架空索道传送散状物料 19 世纪中叶 各种现代 结构的传送带输送机相继出现 皮带式传送带设备 1868 年 在英国出现了皮 带式传送带输送机 1887 年 在美国出现了螺旋输送机 1905 年 在瑞士出 现了钢带式输送机 1906 年 在英国和德国出现了惯性输送机 此后 传送带 输送机受到机械制造 电机 化工和冶金工业技术的影响 不断完善 逐步由 完成车间内部的传送 发展到完成在企业内部 企业之间甚至城市之间的物料 搬运 成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分 1 2 2 四节传送带的发展 未来传送带设备的将向着大型化发展 扩大使用范围 物料自动分拣 降 低能量消耗 减少污染等方面发展 大型化包括大输送能力 单机长度和大输 送倾角等几个方面 水力输送装置的长度已达 440 公里以上带式输送机的单机 长度已近 15 公里 并已出现由若干台组成联系甲乙两地的 带式输送道 不少国家正在探索长距离 大运量连续输送物料的更完善的输送机结构 扩大 输送机的使用范围 是指发展能在高温 低温条件下有腐蚀性 放射性 易燃 性物质的环境中工作的 以及能输送炽热 易爆 易结团 粘性物料的传送带 设备 本论文设计了一个多级皮带传输系统 它多用于处于复杂地形的大型工业 厂矿 系统采用可编程控制器 PLC 做下位机控制 上位机则采用工业通用 组态软件 组态王 设计控制界面 并最终完成上下位机的通信以达到直观 方便的控制效果 多级皮带传输系统凭借它自身的特点和优势在现代工业中有 着重要的作用和地位 最典型的应用就是我们常说的输煤系统 输煤系统的组 成部分包括给煤机 皮带 破碎机 三通 卸料器等 我们采用 PLC 对此系统 进行顺序控制 1 2 3 四节传送带的功能 生产生活中 很多地方会用到皮带传送 如粮站运送粮食 工矿企业运 送石料 给人们带来了很大方便 既省时又省力 随着 PLC 控制技术的普及 大大提高了皮带传送系统的可靠性 减少了控制装置的体积 维修维护也更加 方便 按钮分配和实物模型如下 要求 1 四台皮带传送机分别由 4 台交流电电动机 M1 M2 M3 M4 拖动 按下 启动按钮后 为了减少 4 台电动机同时启动对电网造成的冲击 应该按照物料 传送方向逆序启动 启动顺序为 M4 M3 M2 M1 启动间隔 5 秒 2 为防止物料在皮带上滞留 应按照物料传送方向顺序停车 停止顺序为 M1 M2 M3 M4 间隔 5 秒 3 当某条皮带机故障时 该皮带机及前面的皮带机立即停止 而后面的皮 带机待料运完后自动间隔停止 5 秒 4 发生紧急情况时 可按紧急停车按钮 电动机 M1 M2 M3 M4 同时停 车 注 故障设置可用开关来模拟 电机的停止和运行用灯泡或者发光二极管 来模拟 分析 启动时先按下SB1 按钮 起动最末一条皮带机 经过5 秒延时 再依次起 动其他皮带机 停止时按下SB2 按钮 最前一条皮带机先停止 待料运送完毕后 5s 再依次停止其它皮带机 A B C D 为故障模拟按钮 分别模拟M1 M2 M3 M4 发生故障时的情 况 例如 当要模拟M1 条皮带机发生故障时 只需按下按钮A 即可 此时该皮 带机立即停止工作 而该皮带机以后的皮带机分别间隔5 秒再依次停止工作 M2 在 M1 停止工作后5 秒以后再停止 将本皮带上的货物运送待运完后才停止 M3 在 M2 停止工作后5 秒以后再停止 往后依次类推 当M2 发生故障时 M1 皮 带机立即停止工作 而M2 以后的皮带机则依次间隔5 秒以后再停止工作 M3 M4 发生故障时情况与此相同 停止时只需按下按钮SB2 这时 M1 皮带先停止工作 然后M2 M3 M4 依 次停止工作 发生紧急情况时 可按紧急 SB0 停车按钮 电动机 M1 M2 M3 M4 同时 停车 第二章 元器件的选择及清单第二章 元器件的选择及清单 2 12 1 PLCPLC 的选型的选型 随着 PLC 技术的发展 PLC 产品种类也越来越多 而且功能也日趋完善 不同种类之间的功能设置有着很大的差异 其结构形式 性能 容量 指令系 统 价格也不尽相同 适合的场合也个有侧重 这既给 PLC 机型的选择提供了 十分广阔的空间 同时也带来了一定的合理选用难度 PLC 型号选择的基本原 则应是在功能满足要求的前提下 追求好的性价比 因此 合理选择 PLC 对 于提高 PLC 控制系统技术经济指标有着重要意义 选择 PLC 主要从以下两方面考虑 一方面是选择多大容量的 PLC 另一方 面是选择什么公司的 PLC 及外设 对于第一个问题 首先要对控制任务进行详细分析 找出所有 I O 点 包 括开关量 I O 和模拟量 I O 以及这些 I O 点的性质 包括它们是直流信号还是 交流信号 它们的电源电压 以及输出是继电器型还是晶体管型 控制系统输 出点的类型非常关键 如果它们之中既有交流 220V 的接触器 电磁阀 又有 直流 24V 的指示灯 则最后选用 PLC 的输出点数有可能大于实际点数 因为 PLC 输出点一般几个一组共用一个公共端 这一组输出只能用相同种类和等级 的电源 所以一旦它们是供交流 220V 负载使用 则 直流 24V 只能用其他组的输出端了 有可能造成了输出点的浪费 增加了成本 对于第二个问题要根据 PLC 的功能以及工程技术人员的个人喜好 从功能 方面上讲 所有的 PLC 都具有常规功能 但对某些特殊要求 就要知道所选用 的 PLC 是否有能力完成控制任务 这就要求用户对市场上流行的 PLC 品牌有个 详细的了解 以便做出正确的选择 2 22 2 电器元件的选择 电器元件的选择 序 号 元件名型号备注选择依据 1 电动机 SIEMENS 3 MOT ILEL1002 1BB222AA 0 4 个 4KW IP55 符合工作要求 且质量好 可靠性高 2 接触器 3TF41 110X 4 个 直流线圈 额定电流为 12A 且带有一 个常开一个常闭 可以留着以后线路 的扩展 3 热继电 器 3UA60 40 1J 4 个过载范围符合额定电流的 1 1 1 2 倍 且可以调节并有测试开关和自动 复位档 4 低压断 路器 C45NC16 3P 4 个瞬时脱扣电流是 5 10 倍的额定电流 16A 且是三相 5 低压断 路器 C45NC60 3P 1 个瞬时脱扣电流是 5 10 倍的额定电流 60A 且是三相 6 按钮 MOELLER 2 个点动 5 个带自锁 7 常闭触 头 EK01 1 个用于电机的急停所选常闭 8 常开触 头 EK10 6 个用于电机的启动 停止和故障模拟所 选常开 9 指示灯 DC 24V 4 个 Green 直流 24V 用于模拟电机的运行和停止 10PLCCPU313C 2DP SIEMENS S7 300 添加 SM 模块 DI16 DO16 DC24 兼有 输入输出各 16 个接点 经济实用 11 插座 80A 长期工作制 1 个 可以满足 4 个电机的同时工作 且不 至于过载毁坏 第 3 章 系统的硬件设计 3 13 1 系统硬件分析 系统硬件分析 PLC 四节传送带的硬件系统是由 PC 机 四台电机 西门子 PLC200 等构成 使用 PLC 进行控制 可以有效的解决多节传送带复杂的分段控制问题 通过电 脑将软件系统下载进入 PLC 中 同时利用总线接入四台电机 通过软件的设计 实现四台电机顺序启动停止 并且在其某一段上面有重物时 实现一个分段的 停止 从而达到节能的目的 在本设计系统中 PLC 时控制核心 外部多种输 入信号如启动 停止 包括其中重物的反馈等信号采样进来 经过 PLC 内部进 行程序的运算和数据处理后 提供多种输出信号来控制四台电机的运作 PLC 的硬件接线图如图 2 1 所示 3 23 2 电机及驱动控制电机及驱动控制 3 2 1 电机选择 选择电机应考虑以下因素 1 为电机提供电源的种类 如单相 三相 直流电等 2 电机的工作环境 电机工作场所是否有特殊性 如潮湿 高温 化学腐 蚀 粉尘等 3 电机的工作方式 是连续工作还是短时工作或是其它工作方式 4 电机的安装方式 如立式安装 卧式安装等等 5 电机的功率及转速等 功率及转速应满足负载的要求 6 其它困素 如是否需要变速 有无特殊控制要求 负载的种类等 由于本设计是带动传送带电机 所以选择三相异步笼型电动机即可 功率 选择7 5Kw 额定电流15A 额定转速2900r min 效率86 2 功率因数0 88 3 2 2变频器选择 MM440 变频器的控制电路由 CPU 模拟量输入 输出 数字输入 输出 操 作面板等部分组成 该变频器共有 20 多个控制端子 分为 4 类 输入信号端 子 频率模拟设定输入端子 监视信号输出端子和通信端子 MM440 变频器可以通过 6 个数字输入端口对电动机进行正反转运行 正反 转点动运行方向控制 可通过基本操作板 按频率调节按键可增加和减少输出频 率 从而设置正反向转速的大小 也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小 其型号种类繁多 额定功率从 120W 到 200Kw 恒定转矩 CT 控制方式 或者 可达 250Kw 可变转矩 VT 控制方式 供用户选择 本变频器由微处理器控制 并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型 IGBT 晶体管作为功率输出器件 因此它们具有很高的运行可靠性和功能多 样性 采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术 可使电动机低噪声运行 全面 而完善的保护功能为变频器和电机提供了良好的保护 本设计采用变频器型号为 6SE6440 2UC27 5DA1 额定输出功率 12 3KVA 输入电流 34A 输出电流 28A 具体接线如图 1 4 图 3 2 电机主线路图 3 2 2 检测元件选型 传感器的选型应根据应用情况入手 从传感器支撑点的数量 量程 精度 等级 环境适应性等几个方面进行选择 3 3 1 传感器量程的选择 根据经验 一般应使传感器工作在其 30 70 量程范围内 但对于一些在 使用过程中存在较大冲击力的衡器 如动态轨道衡 动态汽车衡 钢材秤等 在选用传感器时 一般要扩大其量程 使传感器工作在其量程的 20 40 范围 内 使传感器的称量储备量增大 以保证传感器的使用安全和寿命 避免超载 按照使用量程 60 70 的建议 假设传感器个数为 N 单只传感器量程为 m 料仓自重加上满料重量的总重为 则在已知 M 和 N 的情况下 按如公式 3 1 计算 m M 0 7 N m M 0 6 N 3 1 确定此范围后 在传感器规格里面选择满足此规格的传感器即可 3 2 3 传感器的选型 对传感器的等级必须满足下列两个条件 1 要满足仪表输入的要求 称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大 A D 转换等处理之后显示称量结果的 因此 传感器的输出信号必须大于或等 于仪表要求的输入灵敏度值 即将传感器的输出灵敏度带入传感器和仪表的匹 配公式 3 2 B 传感器输出灵敏度 E 激励电源电压 D 显示分度值 A 传感器 最大量程 N 传感器个数 仪表输入灵敏度 3 2 计算结果要求大于或等于仪表要求的输入灵敏度 2 要满足整台电子秤准确度的要求 一台电子秤主要是由秤体 传感器 仪表三部分组成 在对传感器准确度选择的时候 应使传感器的准确度略高于 理论计算值 因为理论往往受到客观条件的限制 如秤体的强度差一点 仪表 的性能不是很好 秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求 因此从各方面提高要求 又考虑经济效益 确保达到目的 3 3 3 传感器环境适应性选择 用于称重系统中的传感器 一般都要长期工作在各种复杂的环境中 经受 温度 湿度 粉尘 腐蚀等的考验 故事先必须对传感器密封型式做出较合理 的选择 应考虑以下几点 1 注意工作温度范围 对于高温环境下工作的传感器采用耐高温传感器 另外 苛刻的场合还须 加有隔热 水冷或风冷等装置 2 选择适当的密封型式 粉尘 湿度对传感器造成较大影响 应选择适当密封类型的传感器 并且 在安装时注意避免粉尘 湿热对传感器的影响 3 选择适当的材质 在酸 碱等腐蚀性较高的环境下 应选择抗腐蚀性能好的不锈钢材质且密 封性好的传感器 4 选择防爆型 在易燃 易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求 故必须 选用防爆型传感器 注意电缆线引出头的防水 防潮 防爆性等 根据本设计要求及其工作环境 选择正常环境下的传感器即可 故选用 LC5300 单点传感器 其额定负载选择 50Kg 量程选择 0 10V 工作温度是 10 80 材质是铝合金 3 2 43 2 4 低压电器选型 低压电器选型 1 使用类别的选用 继电器的典型用途是控制交 直流电磁铁 如用于控 制交 直流接触器的线圈等 按 GB2455 85 规定 继电器使用类别为 AC 11 控制交流电磁铁 DC 11 控制直流电磁铁 由于使用类别决定了继电器所控制的负载性质及通断条件 因此这是选用 继电器的主要依据 2 额定工作电压 额定工作电流的选用 继电器在相应使用类别下触头的 额定工作电压 UN 和额定工作电流 IQ 表征了该继电器触头所能切换电路的 能力 选用时 继电器的最高工作电压可为该继电器的额定绝缘电压 继电器 的最高工作电流一般应小于该继电器的额定发热电流 选用电压线圈的电流种类和额定电压值时 应注意与系统要求一致 3 工作制的选用 继电器一般适用于 8 小时工作制 间断长期工作制 反 复短时工作制和短时工作制 工作制不同对继电器的过载能力要求也不同 当 交流电压 或中间 继电器用于反复短时工作制时 由于吸合时有较大的起动电 流 因此它的负担反比长期工作制时为重 选用时应充分考虑这一点 使用中 实际操作频率应低于额定操作频率 4 返回系数的调节 对于电压和电流继电器 应根据控制要求 进行继电 器返回 系数的调节 在实际工作中 通常采用增加衔铁吸合后的气隙 减小衔铁打开 后的气隙以及适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的 3 4 2 熔断器的选择 熔断器选择包括熔断器类型选择和熔体额定电流确定两项内容 1 熔断器类型的选择 熔断器类型应根据负载的保护特性和短路电流大小来选择 对于保护照明 和电动机的熔断器 一般只考虑它们的过载保护 这时 熔体的熔化系数适当 小些 对于大容量的照明线路和电动机 除过载保护外 还应考虑短路时分断 短路电流的能力来选择 当短路电流较大时 还应采用具有高分断能力的熔断 器甚至选用具有限流作用的熔断器 此外 还应根据熔断器所接电路的电压来决定熔断器的额定电压 2 熔体与熔断器额定电流的确定 熔体额定电流大小与负载大小 负载性质有关 对于负载平稳 无冲击电 流 如一般照明电路 电热电路可按负载电流大小来确定熔体的额定电流 对 于有冲击电流的电动机负载 为达到短路保护目的 又保证电动机正常起动 对笼型感应电动机其熔断器熔体的额定电流为 单台电动机 INP 1 5 2 5 INM 3 3 式中 INP为熔体额定电流 A INM为电动机额定电流 A 多台电动机共用一个熔断器保护 INP 1 5 2 5 INM max INM 3 4 式中 INM max为容量最大一台电动机的额定电流 A INM为其余各台 电动机额定电流之和 A 在式 3 3 与式 3 4 中 对于轻载起动及起动时间较短时 式中系数 取 1 5 重载起动及起动时间较长时 式中系数取 2 5 熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流 3 校核熔断器的保护特性 对上述选定的熔断器类型及熔体额定电流 还须校核该熔断器的保护特性 曲线是否与保护对象的过载特性有良好的配合 使在整个范围内获得可靠的保 护 同时 熔断器的极限分断能力应大于或等于所保护电路可能出现的短路电 流值 这样才能得到 可靠的短路保护 4 熔断器上 下级的配合 为满足选择性保护的要求 应注意熔断器上下级之间的配合 一般要求上 一级熔断器的熔断时间至少是下一级的 3 倍 不然将会发生超级动作 扩大停 电范围 为此 当上下级选用同一型号的熔断器时 其电流等级以相差 2 级为 宜 若上下级所用的熔断器型号不同 则应根据保护特性上给出的熔断时间来 选取 3 4 3 塑壳式断路器的选用 塑壳式断路器常用来作电动机的过载与短路保护 其选择原则是 1 断路器额定工作电压等于或大于线路额定电压 2 断路器额定电流等于或大于线路计算负荷电流 3 断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流 一般按有 效值计算 4 断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压 5 断路器分励脱扣器额定电压等于控制电源电压 6 长延时电流整定值等于电动机额定电流 7 瞬时整定电流 对保护笼型感应电动机的断路器 其瞬时整定电流为 8 15 倍电动机额定电流 对于保护绕线型电动机的断路器 其瞬时整定电流 为 3 6 倍电动机额定电流 8 6 倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间 按起 动时负载的轻重 可选用可返回时间为 1 3 5 8 15s 中的某一档 本设计所用到的低压电器如表 1 2 所示 其中指示灯分成 2 组 4 个绿色正常 工作状态指示灯 4 个红色报警指示灯 表 3 2 元件明细表 文字符号元件型号数量 MA1 MA4电机 Y132S2 24 SF1 SF2按钮 LAY22 QA1 QA4断路器 3VE14 KF1 KF8中间继电器 DZM 618 PB1 电铃 YLB 24Z1 PG1 PG8指示灯 AD118 FA 熔断器 RL1B804 称重传感器 LC53004 3 3 电源选型 本设计中 PLC 选的是继电器输出型 输出端为交流信号 电压大小为 0 220V 输入端是直流信号 电压大小为 0 24V 可编程控制器一般使用市电 220V50Hz 电网的冲击 频率的波动都会对 PLC 的准确度和可靠性造成影 响 因此作为控制生产线传输系统的 PLC 应有独立稳定的安全电源 还应设计 一个独立开关 能够同时切断 CPU 输入电路和输出电路的所有供电 如果使 用开关电源为 PLC 提供直流 24V 电源 应对开关电源供电的交流电源采用隔离 变压器与电源隔离 3 4 人机接口设计 人机界面 又称用户界面或使用者界面 是系统和用户之间进行交互和信 息交换的媒介 它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换 凡 参与人机信息交流的领域都存在 着人机界面 人机界面产品由硬件和软件两部分组成 硬件部分包括处理器 显示单元 输入单元 通讯接口 数据存储单元等 其中处理器的性能决定了 HMI 产品的 性能高低 是 HMI 的核心单元 根据 HMI 的产品等级不同 处理器可分别选用 8 位 16 位 32 位的处理器 HMI 软件一般分为两部分 即运行于 HMI 硬件中 的系统软件和运行于 PC 机 Windows 操作系统下的画面组态软件 如 JB HMI 画面组态软件 使用者都必须先使用 HMI 的画面组态软件制作 工程文件 再通过 PC 机和 HMI 产品的串行通讯口 把编制好的 工程文件 下载到 HMI 的处理器中运行 本设计采用 TD200 其人机接口界面如图 1 5 所示 图 3 3 人机接口图 3 53 5 电路工作过程 电路工作过程 3 3 13 3 1 顺序启动顺序启动 1 按下启动按钮 SB1 输入继电器 I0 0 得电 I0 0 闭合 2 Q0 4 得电并保持 KM4 得电 传送带 D 开始运行 M1 0 得电 M1 0 闭合 T38 得电 开始运行 3 T38 计时时间到 T38 闭合 M1 1 得电 M1 1 闭合 T39 得电开 始计时 Q0 3 得电并保持 KM3 得电 传送带 C 开始运行 4 T39 计时时间到 T39 闭合 Q0 2 得电并保持 KM2 得电 传送带 B 开始运行 M1 2 得电 M1 2 闭合 T40 得电 开始计时 5 T40 计时时间到 T40 闭合 Q0 1 得电 KM1 得电 传送带 A 开始 运行 3 3 23 3 2 顺序停止顺序停止 1 按下停止按钮 SB2 输入继电器 I0 5 得电 I0 5 闭合 Q0 1 复位并保持 KM1 失电 传送带 A 停止运行 M1 3 得电 M1 3 闭 合 T41 得电 开始计时 2 T41 计时时间到 T41 闭合 Q0 2 复位并保持 KM2 失电 传送带 B 停止运行 M1 4 得电 M1 4 闭 合 T42 得电 开始计时 3 T42 计时时间到 T42 闭合 Q0 3 得电并保持 KM3 失电 传送带 C 停止运行 M1 5 得电 M1 5 闭 合 T43 得电 开始计时 4 T43 计时时间到 T43 闭合 Q0 4 复位并保持 KM4 失电 传送带 D 停止运行 3 3 33 3 3 传送带传送带 A A 上有重物时的停止上有重物时的停止 1 传送带 A 上有重物 行程开关 SQ1 闭合 输入继电器 I0 1 得电 I0 1 闭合 T44 得电 开始计时 T44 计时时间到 T44 闭合 Q0 1 复位并保持 KM1 失电 传送带 A 停止运行 M1 6 得电 M1 6 闭合 T45 得电 开始计时 2 T45 计时时间到 T45 闭合 Q0 2 复位并保持 KM2 失电 传送带 B 停止 M1 7 得电 M1 7 闭合 T46 得电 开始计时 3 T46 计时时间到 T46 闭合 Q0 3 复位并保持 KM3 失电 传送带 C 停止 M2 0 得电 M2 0 闭合 T47 得电 开始计时 4 T47 计时时间到 T47 闭合 Q0 4 复位并保持 KM1 失电 传送带 A 停止运行 3 3 43 3 4 传送带传送带 B B 上有重物时的停止上有重物时的停止 1 传送带 B 上有重物时 SQ2 闭合 输入继电器 I0 2 得电 I0 2 闭 合 Q0 1 复位并保持 KM1 失电 传送带 A 停止运行 M2 0 得电 M2 0 闭合 T48 得电 开始计时 2 T48 计时时间到 T48 闭合 Q0 2 复位并保持 KM2 失电 传送带 B 停止运行 M2 1 得电 M2 1 闭合 T49 得电 开始计时 3 T49 计时时间到 T49 闭合 Q0 3 复位并保持 KM3 失电 传送带 C 停止运行 M2 2 得电 M2 2 闭 合 T50 得电 开始计时 4 T50 计时时间到 T50 闭合 Q0 4 复位并保持 KM4 失电 传送带 D 停止运行 3 3 53 3 5 传送带传送带 C C 上有重物时停止上有重物时停止 1 传送带 C 上有重物 SQ3 闭合 输入继电器 I0 3 得电 I0 3 闭合 Q0 1 Q0 2 复位并保持 KM1 KM2 失电 传送带 A B 停止运行 M2 3 得电 M2 3 闭合 T51 得电 开始计时 2 T51 计时时间到 T51 闭合 Q0 3 复位并保持 KM3 失电 传送带 C 停止运行 M2 4 得电 M2 4 闭 合 T52 得电 开始计时 3 T52 计时时间到 T52 闭合 Q0 4 复位并保持 KM4 失电 传送带 D 停止运行 3 3 63 3 6 传送带传送带 D D 上有重物时停止上有重物时停止 1 传送带 D 上有重物时 SQ4 闭合 I0 4 得电 I0 4 闭合 Q0 1 Q0 2 失电 KM1 KM3 失电 传送带 A B C 停止运行 M2 5 得电 M2 5 闭合 T53 得电 开始计时 2 T53 计时时间到 T53 闭合 Q0 4 复位并保持 KM4 失电 传 送带 D 停止运行 第四章 系统的软件设计 4 1 本设计的具体控制流程如图 开始 M4运行 5S后M3运行 5S后M2运行 5S后M1运行 M1有重物M2有重物M3有重物M4有重物 5S后M1停止 5S后M2停止 5S后M3停止 5S后M4停止 M1立即停止 5S后M2停止 5S后M3停止 5S后M4停止 M1立即停止 M2立即停止 5S后M3停止 5S后M4停止 M1立即停止 M2立即停止 M3立即停止 M4立即停止 结束 Y N Y N Y N Y N 程序设计的总体思路是 先将皮带传送系统的正常的连锁起动和连锁停止 用 S7200 编程软件设计出来 在其基础上添加故障处理控制 由于都是定时控 制 因此用到许多 PLC 内部时间继电器 同时为了程序能够简介美观 也用到 很多 PLC 内部软 元件作为中间过渡 4 2 I O 分配表 输入信号输出信号 启动按钮 SB1 I0 0M1Q0 1 停止按钮 SB2 I0 5M2Q0 2 AI0 1M3Q0 3 BI0 2M4Q0 4 CI0 3 DI0 4 拨动开关 I1 1 I1 1 M1 M2 M3 M4 分别接主机的输出点 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4 SB1 SB2 分别接主机的输入点 I0 0 I0 5 表示故障或重物设定的 A B C D 分别接 主机的输入点 I0 1 I0 2 I0 3 I0 4 启动用按钮 SB1 实现 停止用按钮 SB2 实现 故障或重物设置用拨动开关 I1 1 来模拟 电机的停转或运行用发光二级 管来模拟 4 3 I O 接线图 4 4 程序设计 4 5 设计指令表 LD I0 0 O M1 0 AN I0 5 S Q0 4 1 M1 0 LD M1 0 TON T37 50 LD T37 S Q0 3 1 M2 0 LD M2 0 TON T38 50 LD T38 S Q0 2 1 M3 0 LD M3 0 TON T39 50 LD T39 S Q0 1 1 LD I0 5 O M4 0 AN I0 0 R Q0 1 1 M4 0 LD M4 0 TON T40 50 LD T40 R Q0 2 1 M5 0 LD M5 0 TON T41 50 LD T41 R Q0 3 1 M6 0 LD M6 0 TON T42 50 LD T42 R Q0 4 1 LDN I1 1 A I0 1 R Q0 1 1 M7 0 LD M7 0 TON T43 50 LD T43 R Q0 2 1 M8 0 LD M8 0 TON T44 50 LD T44 R Q0 3 1 M9 0 LD M9 0 TON T48 50 LD T48 R Q0 4 1 LDN I1 1 A I0 2 R Q0 1 1 R Q0 2 1 M10 0 LD M10 0 TON T45 50 LD T45 R Q0 3 1 M11 0 LD M11 0 TON T46 50 LD T46 R Q0 4 1 LDN I1 1 A I0 3 R Q0 1 1 R Q0 2 1 R Q0 3 1 M12 0 LD M12 0 TON T47 50 LD T47 R Q0 4 1 LDN I1 1 A I0 4 R Q0 1 1 R Q0 2 1 R Q0 3 1 R Q0 4 1 LD I0 1 A I1 1 TON T49 50 LD T49 R Q0 1 1 M13 0 LD M13 0 TON T50 50 LD T50 R Q0 2 1 M14 0 LD M14 0 TON T51 50 LD T51 R Q0 3 1 M15 0 LD M15 0 TON T52 50 LD T52 R Q0 4 1 LD I1 1 A I0 2 R Q0 1 1 M16 0 LD M16 0 TON T53 50 LD T53 R Q0 2 1 M17 0 LD M17 0 TON T54 50 LD T54 R Q0 3 1 M18 0 LD M18 0 TON T55 50 LD T55 R Q0 4 1 LD I1 1 A I0 3 R Q0 1 2 M19 0 LD M19 0 TON T56 50 LD T56 R Q0 3 1 M20 0 LD M20 0 TON T57 50 LD T57 R Q0 4 1 LD I1 1 A I0 4 R Q0 1 3 M21 0 LD M21 0 TON T58 50 LD T58 R Q0 4 1 第第 5 5 章 系统的调试章 系统的调试 5 15 1 软件部分调试软件部分调试 传送带正常运转时 当按下启动按钮 SB1 时 先启动最末一条皮带机 经过 5S 延时 启动第三 条皮带机 再经过 5S 的延时 启动第二条皮带机 最后经过 5S 延时 启动第 一条皮带机 当按下停止按钮 SB2 时 第一条皮带机停止运转 经过 5S 延时 第二条皮 带机停止运转 再经过 5S 的延时 第三条皮带机停止运转 最后经过 5S 延时 第四条皮带机停止运转 传送带发生故障时 I1 1 断开时 当 M1 故障时 M1 立即停 经过 5S 延时 M2 停 再经过 5S 延时 M3 停 最后 经过 5S 延时 M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 当 M2 故障时 M1 M2 立即停 经过 5S 延时 M3 停 再经过 5S 延时 M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 当 M3 故障时 M1 M2 M3 立即停 经过 5S 延时 M4 停 当故障解除时 四个 传送带均正常运行 当 M4 故障时 M1 M2 M3 M4 立即停 当故障解除时 四个传送带均正常运 行 当传送带带重物时 I1 1 闭合时 当 M1 上有重物时 经过 5S 延时 M1 停 再经过 5S M2 停 再经过 5S M3 停 最后经过 5S M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 当 M2 上有重物时 M1 立即停 经过 5S 延时 M2 停 再经过 5S 延时 M3 停 最后经过 5S M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 当 M3 上有重物时 M1 M2 立即停 经过 5S 延时 M3 停 再经过 5S 延时 M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 当 M4 上有重物时 M1 M2 M3 立即停 经过 5S 延时 M4 停 当故障解除时 四个传送带均正常运行 5 25 2 硬件部分调试硬件部分调试 实验的硬件部分调试可以在实验台上进行 本次试验采用 PLC224 由实验 台进行初步调试 程序下载完成后 按下开始按钮 第四段皮带 第三段皮带 第二段皮带 第一段皮带依次运行 时间间隔为 5 秒 按下停止按钮后 第一 段皮带 第二段皮带 第三段皮带 第四段皮带依次停止 时间间隔为 5 秒 当某条皮带机上有重物时 该皮带机前面的皮带机停止 该皮带机运行 5 秒后停 而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止 例如 第三条皮带上有 重物 第一第二条皮带立即停 再过 5 秒 第四条皮带停 如若没有出现错误动作 则实验成功 可以继续在实物上调试 若不成功 在返回重新在实验台上调试 直到成功为止 总 结 四节传送带是现代工业生产中 必不可缺少的工具 它大大提高了生产速 度 使生产过程更加自动化 对四节转送带的安装 改进 调试是我们这些技 能型人才必须思考是问题 只有这样自动化生产系统才会得到飞速的发展 通 过一个多月的努力 我终于完成了四节传送带控制系统的设计 从最初的茫然 到慢慢的进入状态 再到对思路的清晰 整个过程 用语言无法表达是多么的 心酸 在这次毕业设计的过程中我收获了许多 加强了我对专业知识的学习 巩固了自己的专业知识 使自己的专业技能得到了飞速的提高 有着难忘的回 忆和收获 本次课程设计是在老师与同学们的帮助下完成的 在老师和同学的帮助下 我克服了不少困难 通过这次课程设计我学到了很多东西 不仅巩固了以前所 学过的知识 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识 通过这次课程设 计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的 只有理论知识是